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1、第四章集成运算放大器电路第四章集成运算放大器电路本讲稿第一页，共二十四页1.镜像电流源镜像电流源基准电流：基准电流：无论无论Rc的值如何，的值如何，IC2的电流值将保持不变。的电流值将保持不变。4.1 集成运算放大器中的单元电路集成运算放大器中的单元电路一一 电流源电路电流源电路因为：因为：所以：所以：本讲稿第二页，共二十四页2.微电流源微电流源由于由于很小，很小，所以所以IC2也很小也很小本讲稿第三页，共二十四页3.多路电流源多路电流源本讲稿第四页，共二十四页二二.差动输入级差动输入级1.有源负载差动放大电路有源负载差动放大电路T3、T4组成镜像电流源，作组成镜像电流源，作T1、T2的负载。
2、的负载。同时可使单端输出的电压增益近似为双端输出的电压增益。同时可使单端输出的电压增益近似为双端输出的电压增益。本讲稿第五页，共二十四页2.共集共集共基差动输入级共基差动输入级输入阻抗高。输入阻抗高。T3、T4为横向为横向PNP管，可承受几十伏的反向电压。管，可承受几十伏的反向电压。本讲稿第六页，共二十四页4.2 集成运算放大器集成运算放大器 一一.集成运放的总体结构集成运放的总体结构本讲稿第七页，共二十四页 二二.简单的集成运放简单的集成运放本讲稿第八页，共二十四页 图41 集成运算放大器组成框图 本讲稿第九页，共二十四页运运算算放放大大器器外外形形图图本讲稿第十页，共二十四页u-u+uo集
3、成运算放大器符号集成运算放大器符号 反相输入端反相输入端 u同相输入端同相输入端 u+输出端输出端 uo国际符号：国际符号：国内符号：国内符号：集成运放的特点：集成运放的特点：电压增益高电压增益高输入电阻大输入电阻大输出电阻小输出电阻小本讲稿第十一页，共二十四页三三.通用型集成运放通用型集成运放F007本讲稿第十二页，共二十四页 1.输入失调电压输入失调电压Vio 输入电压为零时，将输出电压除以电压增益，即输入电压为零时，将输出电压除以电压增益，即为折算到输入端的失调电压。是表征运放内部电为折算到输入端的失调电压。是表征运放内部电路对称性的指标。路对称性的指标。4.3 集成运算放大器的主要参数
4、集成运算放大器的主要参数2.输入失调电压温漂 dVio/dT在规定工作温度范围内，输入失调电压随温度的变化量与温度变化量之比值。本讲稿第十三页，共二十四页 4.输入失调电流输入失调电流 Iio：在零输入时，差分输入级的差分对管基极电流之差，用于在零输入时，差分输入级的差分对管基极电流之差，用于表征差分级输入电流不对称的程度。表征差分级输入电流不对称的程度。3.输入偏置电流输入偏置电流IB：输入电压为零时，输入电压为零时，运放两个输入端偏置电流的平均值，用于运放两个输入端偏置电流的平均值，用于衡量差分放大对管输入电流的大小。衡量差分放大对管输入电流的大小。5.输入失调电流温漂输入失调电流温漂dI
5、io/dT 在规定工作温度范围内，输入失调电流随温在规定工作温度范围内，输入失调电流随温度的变化量与温度变化量之比值。度的变化量与温度变化量之比值。本讲稿第十四页，共二十四页 6.最大差模输入电压最大差模输入电压Vidmax 7.最大共模输入电压最大共模输入电压Vicmax 运放两输入端能承受的最大差模输入电压，超过此电压时,差分管将出现反向击穿现象。在保证运放正常工作条件下，共模输入电压的允许范围。共模电压超过此值时，输入差分对管出现饱和，放大器失去共模抑制能力。本讲稿第十五页，共二十四页 8.开环差模电压放大倍数开环差模电压放大倍数 Aod ：无反馈时的差模电压增益。无反馈时的差模电压增益
6、。一般一般Aod在在100120dB左右，高增益运放可达左右，高增益运放可达140dB以上。以上。9.差模输入电阻差模输入电阻rid：双极型管输入级约为双极型管输入级约为105106欧姆，场效应管输入级可达欧姆，场效应管输入级可达109欧欧姆以上姆以上。10.共模抑制比共模抑制比 KCMR：KCMR=20lg(Avd/Avc)(dB)其典型值在其典型值在80dB以上，性能好的高达以上，性能好的高达180dB。本讲稿第十六页，共二十四页 11.3dB带宽带宽 f H：运放的差模电压放大倍数在高频段下降运放的差模电压放大倍数在高频段下降3dB所定义的带所定义的带宽宽 f H。12.转换速率转换速率
7、S R(压摆率压摆率)：反映运放对于快速变化的输入信号的响应能力。转换速反映运放对于快速变化的输入信号的响应能力。转换速率率SR的表达式为的表达式为 本讲稿第十七页，共二十四页 为满足实际使用中对集成运放性能的特殊要求，除性为满足实际使用中对集成运放性能的特殊要求，除性能指标比较适中的能指标比较适中的通用型通用型运放外，还有适应不同需要的运放外，还有适应不同需要的专用型集成运放。它们在某些技术指标上比较突出。专用型集成运放。它们在某些技术指标上比较突出。根据运算放大器的技术指标可以对其进行分类，主要有根据运算放大器的技术指标可以对其进行分类，主要有通用、高速、宽带、高精度、高输入电阻和低功耗等
8、几种。通用、高速、宽带、高精度、高输入电阻和低功耗等几种。4.4 特殊集成运算放大器本讲稿第十八页，共二十四页 一.高速型和宽带型 用于宽频带放大器，高速A/D、D/A，高速数据采集测试系统。这种运放的单位增益带宽和压摆率的指标均较高，用于小信号放大时，可注重fH或fc，用于高速大信号放大时，同时还应注重SR。例如：CF2520/2525 AD9620 AD9618 OP37 CF357 本讲稿第十九页，共二十四页 二.高精度(低漂移型）用于精密仪表放大器，精密测试系统，精密传感器信号变送器等。例如：OP177 CF714 本讲稿第二十页，共二十四页 三.高输入阻抗型 用于测量设备及采样保持电
9、路中。例如：AD549 CF155/255/355 本讲稿第二十一页，共二十四页四四.低功耗型低功耗型 用于空间技术和生物科学研究中，工作于较低电压下，工作电流微弱。例如：OP22 正常工作静态功耗可低至36 W。OP290 在0.8 V电压下工作，功耗为24 W。CF7612 在5 V电压下工作，功耗为50 W。本讲稿第二十二页，共二十四页 五.功 率 型 这种运放的输出功率可达1W以上，输出电流可达几个安培以上。例如：LM12 TP1465 本讲稿第二十三页，共二十四页本章小结本章小结 1直流放大器的一个严重的问题是零点漂移。差动放大器是解决零点漂移问题的有效方法。差动放大器既能放大直流信
10、号，又能放大交流信号。它对差模信号有很强的放大能力，对共模信号有很强的抑制能力。因此，运算放大器都使用差动放大器作为输入级。2电流源电路是构成运放的基本单元电路，其特点是直流电阻小，而交流电阻很大。电流源电路既可以为电路提供偏置电流，又可以作为放大器的有源负载使用。3集成运放的主要品种是BJT集成运放、FET集成运放以及由这两种工艺结合而得到的BiMOS和BiCMOS集成运放。集成运放的参数有几十个之多，正确掌握了它的主要参数的物理意义，才能在使用中恰当地选择元器件。4除了通用集成运放以外，还有大量特殊类型的运放。5集成运放是模拟集成电路的典型组件。在实际的电路分析中，应掌握其电压传输特性。并根据不同的使用情况选择不同的运放模型。本讲稿第二十四页，共二十四页